水液压节流阀精细调节阀口设计与仿真分析

传统水液压节流阀阀口形式多为球阀式和锥阀式,具有良好的阀口密封性,但其存在着流量分辨率低和阀口特性线性度差等缺点。设计了一种新的非全周开口滑阀阀芯,其阀口形式由该非全周开口滑阀阀芯和空心圆柱阀套构成,具有阀芯行程大的特点。该研究进行了CFD仿真分析,结果显示,非全周开口的阀口形式保证了高线性度的阀口特性,阀芯行程的增大提高了阀口的流量分辨率,该阀口形式能够适应水液压传动系统高精度控制的应用需求。     

基于AMESim的流量-压力复合阀静特性研究

介绍了一种压力-流量复合阀,应用压差式溢流阀稳定主阀工作状态,采用可变阻尼器与固定阻尼器串连而成的半桥式结构控制负载流量和压力,并通过AMESim建模、仿真,结果表明,该阀的流量、压力控制特性良好、结构简单,其压力、流量与阀芯位移线性相关性较好。     

基于AMESim的压力-流量复合阀静特性研究

介绍了一种压力-流量复合阀,它应用压差式溢流阀稳定主阀工作状态,采用可变阻尼器与固定阻尼器串联而成的半桥式结构控制负载流量和压力。通过AMESim建模、仿真,结果表明,该阀的流量、压力控制特性良好,结构简单,其压力、流量与阀芯位移线性相关性较好。     

具有三级结构的新型双阀芯多路阀的分析与应用

针对现有负载口独立控制双阀芯多路阀结构复杂，控制难度大的问题，结合负载敏感压力补偿技术，提出了一种具有三级结构的新型双阀芯多路阀，该阀结构简单紧凑，控制方便可靠，应用场景灵活多变。结合新型双阀芯多路阀在起重机卷扬动作控制上的应用，基于AMESim软件对其进行了仿真分析。仿真结果表明新型双阀芯多路阀具有较好的电流-流量特性、负载敏感特性，同时，与传统负载敏感系统相比，该双阀芯多路阀负载敏感系统节能效果优势明显。     

基于数字流量阀负载口独立控制系统

负载口独立控制技术解决了传统阀控缸系统操纵性和节能性难以同时达到最优的问题,但负载口独立控制系统在恶劣工况下,控制器的抗干扰能力可能成为制约负载口独立控制技术广泛应用的一个关键问题。提出将PWM控制的新型数字流量阀应用于负载口独立控制系统中,介绍了新型数字流量阀结构及负载口独立控制系统原理,提出了对液压缸两腔流量、压力分别进行复合控制的控制策略。通过SimulationX软件建立系统仿真模型,对液压缸典型工况进行仿真分析。结果表明：通过对系统进行前馈 反馈复合控制,当载波频率大于40 Hz时,基于数字流量阀的负载口独立控制系统能够实现对液压缸速度的平稳控制。     

负载敏感比例多路阀中二通压力补偿阀对微动特性的影响

针对国产多路阀微动特性差的特点,为实现多路阀主阀芯在微小动作时的控制精度,提出了改变二通压力补偿阀阀口结构,从而改善多路阀微动特性的方法。通过建立负载敏感多路阀系统数学模型,并采用MATLAB编制动态仿真程序,对二通压力补偿阀两种不同阀口结构对整阀微动特性的影响进行仿真,分析并得出改善后的二节圆弧形节流槽型式能提高小流量工况下系统稳态输出流量的线性度、分辨率和控制精度,同时减小动态响应过程中主阀口的压差波动和响应时间。     

某电液比例负载敏感多路阀滑阀的CFD数值研究

以LBF20型电液比例负载敏感多路阀的滑阀阀芯为研究对象,分析该电液比例负载敏感多路阀的工作原理及流量压力特性,建立以滑阀阀芯为中心的装配体,再通过CFD软件Fluent对三维流体域进行仿真,分析了不同阀口开度下流体域的速度、压力。研究表明:当进口速度与出口压力恒定时,随着阀口开度的增加,阀口处的最大速度值、最大压力值、进出口压差、射流角均逐渐降低;当进出口压差恒定时,随着阀口开度的增加,通过滑阀阀口的流量增加,流体域内压力变化梯度减小,减小了漩涡产生的可能性。研究结果对电液比例负载敏感多路阀系统的性能和结构优化具有指导意义。     

高效节能的功率敏感泵

功率敏感泵的输出压力和流量可随负载变化,从而可使液压系统的效率大幅度提高。功率敏感泵的工作原理如图1所示。 负载敏感阀Ls与系统中可调节流阀组成调节器,限压阀Pc控制泵出口的绝对压力。 1． 压力适应过程。当负载压力PL发生变化时,节流阀的可变节流口面积A不变,节流阀两端压差由Ls阀调定,也近似不变,泵出口压力Pd随PL变化,同时泵的输出流量不变。 2． 流量适应过程。当改变节流阀节流口面积A时,泵出口压力发生变化,Ls阀阀芯移动,引起变量活塞移动,从而使泵的输出流量变化。 在实际工况下,泵的输出流量和压力与负载相…     

立式非对称液压缸输出力控制系统的状态方程研究

研究在一定作用力下试件的动态特性时需要对非对称液压缸力控制系统进行研究。以液压缸输出力为加载控制对象,考虑到立式液压缸的活塞重量对系统的影响,分别从非对称液压缸正、反行程两方面对其进行了研究。在讨论了伺服阀的负载压力—流量特性、油缸负载流量方程和油缸的力方程三方面的基础上,建立了液压缸输出力和伺服阀阀芯位移之间的状态方程。     

乳化液泵配流机理的试验研究

乳化液泵属于多柱塞阀配流往复式容积泵,以进、排液阀完成配流任务,实践中为了达到流量调节目的往往采用变频驱动技术。采用线性可变差动变压器（Linear Variable Differential Transformer,LVDT）位移传感器测量了进、排液阀阀芯和柱塞位移规律,并同步采集了泵出口处的压力数据。试验结果显示：排液阀阀芯在不同曲轴转速下的行程是变化的,且均未达到由限位结构决定的限位高度;排液阀阀芯在开启过程中存在着抖动,这种开启行程中的反向运动是由泵出口处的压力脉动导致;进、排液阀开启过程均存在滞后,而排液阀关闭滞后不明显,进液阀关闭滞后随着曲轴转速的下降而缓解。为了降低这类泵曲轴转速降低时引发的压力脉动加剧现象,可考虑采用主动控制进液阀启闭时刻的方式实现流量调节目的。     

液压支架用电液换向阀的动态特征及流场特性仿真分析

为了提高液压支架的机械控制能力,利用电液换向阀完成支架控制箱动作控制。该文采用流体动力学仿真了电液换向阀的动态特征及流场特性。研究结果表明:当时间到达0.14 s时二级阀芯发生运动,出口流量快速增大至一个峰值状态;随着阀芯到达一个稳定运动状态后,换向阀也达到1013 L/min的稳定出口流量。换向阀在高压大流量系统内工作时将会快速到达峰值压力,产生液压冲击作用并使支架立柱受到破坏。当流体由阀套流至阀芯时因为过流断面的面积会迅速降低,使压力下降4.1 MPa,形成压力集中损失的区域,同时在阀芯的主流道区域还会形成均匀的压力分布状态。从阀口的下游最初进入阀芯的主通道位置时将达到最大流速,等于109 m/s,表明该部位形成了最小的过流面积。     

插装式2D电液比例流量阀的特性研究

电液控制元件的插装化是目前移动式液压控制系统的主流发展趋势。现有的2D比例阀面向传统工业液压领域,其受到液压桥路以及压扭联轴节结构限制,无法实现插装化。提出一种新型插装式2D电液比例流量阀的结构原理,在电-机械转换器与半桥式2D阀本体之间引入双向滚子联轴节,以此实现力传递、阀芯位置反馈和阀芯直线-旋转运动的转换功能。基于线性理论推导了阀的特性方程,并利用Nyquist判据判定了阀的工作稳定性;为实现优化设计,建立基于AMESim、ADAMS和Matlab/Simulink平台的联合仿真模型,研究诸关键结构参数对动态特性的影响。最后设计并制造了样机,搭建了滚子联轴节和插装式2D阀的试验台架,研究联轴节的静动态特性及阀样机的空载流量特性、负载流量特性、泄漏特性以及频响和阶跃特性等。试验结果表明样机具有良好的工作性能。当预载荷为40 N时,联轴节的最大输出扭矩为2.3 N·m,输出角位移为0.42°,滞环为5.25%,响应时间为32.5 ms;当供油压力为12 MPa时,阀样机的空载流量为61.5 L/min,滞环为6.32%,阶跃时间为68.5 ms,幅频频宽为19.7 Hz,相频频宽为22.1 Hz。研究表明,插装式2D阀具有较好的静动态特性,是移动式电液控制系统流量控制阀的一种较理想解决方案。     

Development of a novel two-dimensional(2D) three-way(3W) fuel flow control servo valve with constant pressure difference

To solve the problems of large volume, and low integration of traditional electro-hydraulic servo valve with constant pressure differential fuel metering device, a new two-dimensional three-way constant pressure differential fuel flow control servo valve (2D3WFFCSV) is developed. It innovatively adopts the advantages of lightweight of “two-dimensional hydraulic technology”, The constant differential pressure function and flow regulation function are integrated into a two-dimensional (2D) main spool with two degrees of freedom (rotational and axial degrees of freedom). The flow control process of 2D3WFFCSV is as follows: firstly, the armature of the torque motor and the two-dimensional piston are coaxially installed at the end of the two-dimensional piston, so the torque motor can directly drive the two-dimensional piston to rotate; secondly the “hydraulic servo screw mechanism”, which can amplify the power, is used to drive the two-dimensional piston to move in line; Finally, a pair of conversion mechanisms (roller group and spiral track conversion mechanism) are converted into the angular displacement of 2D main spool to control the area of flow valve port. The axial degree of freedom of 2D main spool realizes the function of constant differential pressure. To improve the flow control accuracy of the servo valve, the axial position of the 2D piston is detected by the linear displacement sensor (LVDT), and the signal is transmitted to the controller to realize the closed-loop control. To explore its open-loop characteristics, the mathematical models of torque motor, two-dimensional piston and main spool are established to obtain its open-loop transfer function. Then the AMESIM simulation model is built. To optimize the design of the system, through the dynamic simulation of the system, the influence of key parameters on the dynamic response of the system can be studied. An experimental study is carried out to verify the design feasibility of the servo valve. The experimental results show that under the condition of no-load and full-scale input, the closed-loop delay of the servo valve is 1.84%, the linearity is 2.14%, the step response time is 43 ms, and the dynamic frequency response is 38 Hz. The newly developed 2D3WFFCSV has the advantages of high integration, small size, light weight (801.5 g) and high response and control accuracy. It can replace the constant differential pressure, metering valve and hydraulic servo valve in the aeroengine fuel regulator.     

不同形式阀口对数字液压缸性能影响的研究

四通换向阀是数字液压缸重要的组成元件,其阀口形式和尺寸与数字液压缸动态响应特性息息相关。讨论了长方形、U形和三角形3种不同形式的阀口结构,建立其阀口等效通流面积数学模型,得到其流量特性曲线。使用AMESim软件完成了数字液压缸模型的搭建并定义阀口形式和结构参数,研究了不同形式阀口对数字液压缸动态特性的影响。研究结果表明:长方形阀口流量增益最大,因此在液压缸运动所需流量相同的情况下,长方形阀口阀芯位移最小,U形和三角形阀口阀芯位移是长方形阀口阀芯位移的1.59和2.38倍;液压缸稳定运行阶段,长方形阀口形式下的活塞位移误差为1.41 mm,比其他两种形式阀口小73%和110.6%,而长方形阀口时活塞最终位移误差为0.51 mm,比其他两种形式阀口小7.8%和15.7%。最后通过数字液压缸性能测试试验进行验证。     

Analysis of flow torques during opening and closing of high-frequency rotary directional control valve

A 2D high-frequency rotary directional control valve with a spool having two degrees of freedom for axial linear motion and circumferential rotation is proposed in this paper. The axial linear motion decides the maximum orifice area, and the circumferential rotation lets the orifice area change continuously. One of the known elements impacting valve function is the flow force. This paper systematically analyzes the steady and transient flow torques subjected to the valve through theoretical analysis, AMESim-Fluent joint simulation and experimental tests. The results show that: under a single variable, the flow torques of the 2D high-frequency rotary directional control valve initially increase and then decrease like the sinusoid curve with the rotation of the spool and reach the maximum when the orifice opening is 1/2, and the flow torques are always in the direction of orifice closing and want to close the orifice. When the orifice area increases, the flow torques are the resistance, preventing the spool from opening; when the orifice area decreases, the flow torques are the power, pushing the spool to close. The steady flow torques are proportional to the pressure drop. The direction of the transient flow torque is independent of the relative position of the spool groove and sleeve window, which proportional to the square root of the pressure drop, orifice area and rotational speed. The flow torques are so important in the control of valve and can not be negligible.     

1000 L/min 2D伺服阀实验研究

2D伺服阀采用伺服螺旋机构实现阀芯的角位移转换为阀芯的轴向位移。采用2D阀的结构方案实现了1000 L/min大流量阀的设计。采用步进电机作为电 机械转换器,并采用位置和电流闭环来驱动阀芯转动。为了实现步进电机输出角位移连续可控采用了步进电机连续跟踪算法的控制方法并在步进控制中引入脉宽调制控制技术,并以此为基础搭建了试验平台,设计了以TMS320F2812作为CPU的2D伺服阀控制器。在分析该阀的结构和工作原理基础上,对该阀频率响应进行实验研究。实验表明：该阀具有良好的动态特性,在幅值为25%阀满开口的正弦信号输入下,相位滞后90°对应的频宽约为50 Hz 。     

二维电液比例换向阀动态特性及稳定性分析

二维电液比例换向阀兼具直动式和导控式比例阀的功能:正常工作压力下,比例电磁铁输出的推力通过压扭联轴器使阀芯转动,阀敏感腔的压力差动变化,驱动阀芯轴向移动,与此同时阀芯反向转动,敏感腔的压力又逐渐恢复为原来的值,阀芯到达一个新的平衡位置,实现对阀芯位移的液压先导比例控制;当工作压力为零时,则由比例电磁铁直接驱动阀芯。在正常的工作过程中,压扭联轴器不仅可以实现直线-旋转运动转换,还可将比例电磁铁的驱动力放大,使其能有效、可靠地驱动阀芯转动,从而提高其比例控制性能和工作可靠性。通过2D阀的建模、动态仿真及稳定研究,弄清2D阀的关键结构和工作参数对动态特性的影响,并建立2D阀的稳定条件,为其结构设计和优化提供理论依据。对2D阀试验研究,测得直动与导控两种工作状态下主要性能曲线与指标,试验表明2D电液比例换向阀不仅可以实现直动和导控的功能,而且通过先导控制可以有效克服液动力和摩擦力的不利影响,同时也证明了2D阀具有较快的响应速度和很好的稳定性。     

基于CFD的液压比例流量阀通过流量的计算

该文利用CFD计算方法研究某新设计的带有节流窗口的比例流量阀的阀芯位移-流量的特性,并与通常采用的小孔出流的计算公式所得的结果进行比较,证明在阀芯开度较小时,两种结果具有很好的一致性,但是随着阀口开度的逐渐增大,两者计算结果的差别越来越大,从传统的设计经验判断,CFD计算出的流量特性曲线具有很高的可信度。     

有源先导级控制的电液比例流量阀特性研究

针对现有技术采用压差补偿器或插装式流量传感器控制流量,会降低阀的通流能力,增加系统的功率损失和发热;大流量场合只能通过阀开口面积间接控制流量,受负载变化影响控制精度低;低工作压力范围可控性差、动态响应慢;大通径采用三级结构,构造复杂等问题,提出用小功率伺服电动机驱动小排量液压泵/马达(有源)、结合液压晶体管(Valvistor),构造新的低能耗、高可控的电液比例流量阀。该方法可扩大阀的流量控制范围,提高阀在低压时的动态响应。建立阀的静态数学模型,分析获得影响阀负载流量特性最主要的因素是反馈节流槽预开口量大小;进一步建立阀的动态数学模型,获得主阀芯稳定条件。根据阀的结构组成,建立阀的仿真模型,仿真分析主阀各参数对主阀性能的影响。结果表明,反馈节流槽预开口量越小,主阀负载流量特性越好;主阀口压降越大,主阀芯响应越快;但由动态数学模型可知主阀口压降太大且先导流量较小时,阀的稳定性也会降低。研究也表明,在保证主阀良好的动态特性前提下,可通过使先导泵/马达转速随负载压力变化,实现对阀的流量补偿,从而改善阀的负载流量特性。     

同步阀原理性误差分析与全补偿理论的建立

通过分析传统同步阀误差产生的机理,提出原理性误差全补偿的设计理论,并根据该理论设计出一种具有三级结构的新型同步阀。用MATLAB定量分析负载压差和入口流量变化对可变节流口面积的影响,创新节流口形状,这种特殊的节流口形状能通过阀芯的线性位移补偿非线性误差。新型同步阀能适应大范围的负载压差和流量偏差,可以承受的最大偏载达到最大负载的40%,入口流量可在额定流量的正负50%内变化,从补偿原理性误差的角度提高了同步阀的精度。